Сувда турли тузлар, айниқса, Ca2+ ва Mg2+ ионлари тутган тузларнинг эриганлиги туфайли «сувнинг қаттиқлиги» юзага келади. Сувнинг қаттиқлиги деб, 1 литр (1000 мл) сувда эриган Ca2+ ва Mg2+ лар тузларининг «мг•экв» (миллиграм эквивалент) миқдорига айтилади.
Шу тушунчага асосан «сувнинг қаттиқлиги» қуйидагича ҳисобланади:
Сувнинг қаттиқлиги уч хил: а) вақтинчалик, б) доимий, д) умумий бўлади.
а. Вақтинчалик қаттиқлик сувда эриган Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2 (баъзан Fe(HCO3), боʻлиши ҳам мумкин) тузлар туфайли юзага келади. Шунинг учун карбонатли қаттиқлик ҳам дейилади. Буни вақтинчалик қаттиқлик дейилишига сабаб, сув қайнатилганда бу қаттиқлик ёъқолади:
Me(HCO3)2 t°→ MeCO3(cho’kma) + H2O + CO2(gaz)
Шу сабабли сув қайнатилган идишларда «қуйқа», яъни сувда эримайдиган карбонат тузлари ҳосил боʻлади. Бу усулда сувни юмшатганда сувнинг қаттиқлиги 5-7 мг экв/л гача камаяди.
б. Доимий қаттиқлик сувда эриган CaCl₂, CaSO4, MgCl2 ва MgSO4 тузлари туфайли юзага келади. Бу қаттиқлик сувни қайнатилганда ёъқолмайди.
д. Доимий қаттиқлик билан вақтинчалик қаттиқликларнинг йиғиндиси умумий қаттиқлик дейилади. Сувнинг умумий қаттиқлигига асосланиб, сув турли қаттиқлик даражасидаги турларга ажратилади.
I. Агар қаттиқлик 0 дан 4 мг•экв/л (ёки 4°) боʻлса, жуда юмшоқ сув дейилади. Бунга дистилланган, ёмғир ва қор сувлари киради.
II. Қаттиқлиги 4-7 мг•экв/л (4° дан 7º гача) бўлса, бундай сув юмшоқ сув дейилади. Бундай сув кишилар истеъмол қилиши учун яроқли боʻлади. Бу сувга ичимлик сувлари, баъзи дарё ва коʻл сувлари кириши мумкин.
III. Қаттиқлиги 7-14 мг•экв/л боʻлган сув қаттиқ сув дейилади. Бу сув истеъмол учун ҳам, технологик жараёнлар учун ҳам яроқсиз бўлади.
IV. Қаттиқлиги 14 мг•экв/л дан (14° дан) юқори бўлган сув ўта қаттиқ сув дейилади.
Сувнинг қаттиқлигини ёъқотиш учун қуйидаги усуллардан фойдаланилади:
Физикавий усуллар
Сувни қайнатиш ва дистиллаш бу усулнинг асосини ташкил этади. Қайнатганда вақтинчалик қаттиқлик ёъқолади, сув қисман юмшайди. Дистилланганда сувнинг умумий қаттиқлиги ёъқолади, сув тўлиқ юмшайди.
Кимёвий усуллар
Бу усулларга ишқорлаш, содалаш, фосфатлаш ва ионитлар билан ишлаш киради. Буларнинг барчаси сувда эриган тузларни кимёвий реакция натижасида сувда ёмон эрувчи бирикма ҳолига оʻтказишга ёки ионитлар воситасида ион алмашуви туфайли сувли эритмадан чиқариб юборишга асосланган.
Ишқорли усулда сувнинг қаттиқлигини ёъқотиш учун унга тегишли миқдорда NaOH ёки Ca(OH)2, қўшилади. Бунда карбонатли қаттиқлик ёъқолади:
Me(HCO3)2 + 2OH → MeCO3(чўкма) + 2H2O
Ишқорли усул билан сувнинг қаттиқлигини тўлиқ ёъқотиб бўлмайди. Бу усул охирги вақтларда деярли қўлланилмайди. Содали усулда сувга унинг қаттиқлиги қийматидан келиб чиққан ҳолда Na₂CO3, ёки Na₂CO3 •10H2O қоʻшилади:
Me(HCO3)2 + CO3-2 → MeCO3(чўкма) + 2HCO3—
MeCl₂+ CO3-2 → МеСО3(чўкма) +2Cl—
MeSO4 + CO3-2→ MeCO3(чўкма) + SO4-2
Кўриниб турибдики, содали усулда сувнинг умумий қаттиқлигини анча (0,5-0,08 мг-экв/л) гача камайтириш мумкин.
Фосфатли усулда сувнинг қаттиқлигини ёъқотишда сувга тегишли миқдорда Na2HPO4, K2HPO4, NaH2PO4 ёки KH2ΡΟ4, K3PO4 тузлари қоʻшилади. Бу усулда Mg2+ ва Ca2+ ионлари фосфатлари ҳолида чўкмага тушади:
3Me+2 + 2H2PO4— → Me3(PO4)2↓ + 4H+
3Me+2 + 2HPO4—2 → Me3(PO4)2↓ + 2H+
3Me+2 + 2PO4-3 → Me3(PO4)2↓
Фосфатли усулда сувнинг қаттиқлиги 0,1-0,03 мг•экв/л- гача камайтирилади.
Кейинги йилларда полимер моддалар кимёси кескин ривожланиши билан таркибида Na+, H+ катионлари, Cl—, OH— анионлари сақлаган полиэлектролит моддалар (катионитлар ва анионитлар) синтез қилинган. Уларнинг умумий формуласи R-H; R-Na ва R-Cl, R-ОҲ ҳолида белгиланиб, бу моддалар сувга солинса ёки сув билан тўлдирилган «колонка»лар орқали ўтказилса, сувнинг қаттиқлигини ташкил этувчи Ca2+ ва Mg2+ ионлари, SO42-, HCO3—, CI— ионлари H+ (Na+)лар билан ва OH— (Cl—) ионлари билан алмашиниб, сувнинг қаттиқлиги ёъқолади:
Ажралиб чиққан водород ва гидроксил ионлари оʻзаро бирикиб сув ҳосил қилади:
2H++ 2OH— → 2H₂O
Ионитли усул кейинги вақтда жуда кенг қўлланилаётган, кам харж ва экологик жиҳатдан жуда қулай усулдир.